JP5430143B2 - Substrate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate.
従来、太陽電池素子などをはじめとする半導体基板を作製する場合、インゴットを所定の寸法に切断してブロック状にし、ブロックを接着剤にてスライスベースに接着した後、ワイヤーソー装置などを用いて複数枚に切断して基板を製造していた。 Conventionally, when manufacturing a semiconductor substrate including a solar cell element, etc., an ingot is cut into a predetermined size into a block shape, and after the block is bonded to a slice base with an adhesive, a wire saw device or the like is used. The substrate was manufactured by cutting into a plurality of sheets.
厚さ精度のよい基板を得るために、例えば、特許文献1には初期の切断時の被加工物の送り出し速度(フィード速度)を定常状態での切断時の被加工物の送り出し速度の1.5倍〜4倍とする方法が記載されている。 In order to obtain a substrate with good thickness accuracy, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-133830 discloses a workpiece feed rate (feed rate) at the initial cutting as 1. A method of 5 to 4 times is described.
なお、基板厚みの管理として、基板端部から10mm以上内側の部分を数点測定して基板厚みを管理することが一般的であった。
近年、太陽電池に用いられる基板は厚みが薄型化されており、カーフロス(切断代)を少なくするために線径の小さいワイヤーが用いられる。このとき、図6に示されるように基板の厚み精度が悪いという問題があった。特に、基板の端部の厚みが、基板全体の平均厚みと異なる場合、太陽電池素子の製造工程において、割れやクラック等が発生し歩留まりを低下させる問題があった。 In recent years, a substrate used for a solar cell has been reduced in thickness, and a wire having a small wire diameter is used in order to reduce kerf loss (cutting allowance). At this time, there was a problem that the thickness accuracy of the substrate was poor as shown in FIG. In particular, when the thickness of the end portion of the substrate is different from the average thickness of the entire substrate, there is a problem that cracks, cracks, and the like occur in the manufacturing process of the solar cell element, thereby reducing the yield.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、基板の厚み精度が向上された基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate with improved thickness accuracy of the substrate.
本発明の基板の製造方法は、平面を有し断面形状が略矩形の角型のブロックを準備する工程と、前記ブロックの前記平面に向かって第一の速度で走行するワイヤーを進め、前記ブロックの切断を開始する工程と、前記第一の速度より速い第二の速度で走行するワイヤーにより、前記第一の速度で切断された前記ブロックの中心部分を切断する工程と、を有する。 The substrate manufacturing method of the present invention includes a step of preparing a rectangular block having a plane and a substantially rectangular cross-sectional shape, and a wire traveling at a first speed toward the plane of the block. And a step of cutting a central portion of the block cut at the first speed by a wire traveling at a second speed higher than the first speed.
本発明は、上述した構成により、基板の厚みばらつきが低減された太陽電池素子を製造することができる。特に、基板の端部(切断開始部分)の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みとなり、太陽電池素子の素子工程における割れやクラック等の発生による歩留まり低下が生じにくい。 According to the present invention, a solar cell element with reduced substrate thickness variation can be manufactured with the above-described configuration. In particular, the thickness of the end portion (cutting start portion) of the substrate is substantially the same as the average thickness of the entire substrate, and the yield is not easily lowered due to the occurrence of cracks or cracks in the element process of the solar cell element.
以下、本発明の実施の形態に係る基板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第一の実施形態)
本実施形態の基板の製造方法は、平面を有するブロックを準備する工程と、ブロックの平面に第一の速度で走行するワイヤーを進め、ブロックの切断を開始する工程と、第一の速度より速い第二の速度で走行するワイヤーにより、第一の速度で切断されたブロックの中心部分を切断する工程と、を有する。
(First embodiment)
The substrate manufacturing method of the present embodiment includes a step of preparing a block having a plane, a step of advancing a wire that travels at a first speed to the plane of the block, and a step of starting cutting the block, and a speed higher than the first speed. Cutting the central portion of the block cut at the first speed with the wire traveling at the second speed.
ブロックはインゴットの端部を切断することで形成される。このようなインゴットは、例えば、単結晶シリコンや、多結晶シリコンからなる。例えば、単結晶シリコンのインゴットが用いられた場合、単結晶シリコンインゴットは円柱形状であるため、高さ方向に沿って四箇所の側面を切断することにより、断面形状が略矩形(正方形を含む)のシリコンブロックを得ることができる。なお、上記断面形状において角部が円弧状を有するものも矩形とみなすこととする。また、多結晶シリコンインゴットは一般的に略直方体で、複数本のシリコンブロックを取り出すことができる大きさを有しており、シリコンブロックは断面形状が矩形(正方形を含む)で、例えば156×156×300mmの直方体に形成される。なお、上記断面形状において角部が面取りされたものも矩形とみなすこととする。 The block is formed by cutting the end of the ingot. Such an ingot is made of, for example, single crystal silicon or polycrystalline silicon. For example, when a single crystal silicon ingot is used, the single crystal silicon ingot has a cylindrical shape. Therefore, by cutting four side surfaces along the height direction, the cross-sectional shape is substantially rectangular (including a square). The silicon block can be obtained. In addition, what has a corner | angular part in circular shape in the said cross-sectional shape shall also be considered as a rectangle. The polycrystalline silicon ingot is generally a substantially rectangular parallelepiped and has a size that allows a plurality of silicon blocks to be taken out. The silicon block has a rectangular cross section (including a square), for example, 156 × 156. A 300 mm rectangular parallelepiped is formed. In addition, what the corner | angular part was chamfered in the said cross-sectional shape shall be considered as a rectangle.
図1は、本実施形態に係る基板の製造方法で使用するワイヤーソー装置を示す斜視図である。図1に示す構成において、走行するワイヤー3とスライスベース2に固定された角型のブロック1とを押し当てて、ワイヤー3によってブロック1を切断し、基板を製造する。
FIG. 1 is a perspective view showing a wire saw apparatus used in the substrate manufacturing method according to the present embodiment. In the configuration shown in FIG. 1, the
ブロック1は、カーボン材もしくはガラス、樹脂等の材質からなるスライスベース2上に接着剤などによって接着される。接着剤としては熱硬化型二液性のエポキシ系や、アクリル系・リアクレート系またはワックスなどの接着剤からなり、スライス後、基板1aをスライスベース2から剥離しやすくするために、温度を上げることで接着力が低下する接着剤が用いられる。
The
そして、スライスベース2に接着された半導体ブロック1はワークホルダーにより装置内に1本又は複数本配置される。
Then, one or a plurality of semiconductor blocks 1 bonded to the
第一の実施形態においては砥粒を含む切削液を供給することによってワイヤー3のラッピング作用でブロック1を切断する遊離砥粒タイプのワイヤーソー装置が用いられる。
In the first embodiment, a loose abrasive type wire saw device that cuts the
使用するワイヤー3は、メインローラー5に巻かれており、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線を用いればよく、線径は100μm〜180μm、より好ましくは140μm以下である。
The
切削液は、例えば炭化珪素、アルミナ、ダイヤモンド等の砥粒、鉱物油、界面活性剤及び分散剤からなるラッピングオイルを混合して構成され、複数の開口部を有する供給ノズル4より複数本に張られたワイヤー3に切削液が供給される。砥粒の平均粒径としては、例えば5μm〜20μmで粒度分布が狭いものが用いられる。供給ノズル4に供給する切削液の供給流量はブロックの大きさや本数によって適宜設定される。また、切削液を循環して使用してもよく、その際に新しい砥粒を追加供給するようにしても構わない。
The cutting fluid is configured by mixing lapping oil composed of abrasive grains such as silicon carbide, alumina, and diamond, mineral oil, a surfactant and a dispersant, and stretched to a plurality of nozzles from a
メインローラー5は、例えば、エステル系やエーテル系・尿素系のウレタンゴムやニューライト等の樹脂からなり、直径150〜500mm、長さ200〜1000mm程度の大きさを有している。メインローラー5の表面には、ワイヤー供給リール7から供給されたワイヤー3を所定間隔に配列させるための多数の溝部が設けられている。この溝部の間隔とワイヤー3の直径との関係によって、基板の厚みが定まる。
The main roller 5 is made of, for example, a resin such as ester-based, ether-based / urea-based urethane rubber, or neurite, and has a diameter of about 150 to 500 mm and a length of about 200 to 1000 mm. The surface of the main roller 5 is provided with a number of grooves for arranging the
ディップ槽6は、切断時に発生するブロックの屑や切削液の回収を目的として設けられる。
The
以下に、ワイヤーソー装置を用いたスライス方法について説明する。
(ア)まず、複数列に設けられたワイヤー3と、ブロック1とを準備する。
(イ)次に、ブロック1の平面1sに向かって第一の速度で走行するワイヤー3を進め、ブロック1の切断を開始する。
(ウ)その後、第一の速度より速い第二の速度で走行するワイヤー3により、第一の速度で切断されたブロック1の中心部分を切断する。
Below, the slicing method using a wire saw apparatus is demonstrated.
(A) First, the
(B) Next, the
(C) Thereafter, the central portion of the
上記工程(ア)について説明する。
ワイヤー3はワイヤー供給リール7から供給され、メインローラー5に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラー5が所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー3の長手方向にワイヤー3を走行させることができる。第一の実施形態においてはワイヤー3を往復走行させずに一方向走行させることによって、ワイヤー3を回転させる主軸を駆動させるモーターの負荷を減らし装置寿命を延ばすことができる。
The step (a) will be described.
The
上記工程(イ)〜(ウ)について説明する。
ブロック1の切断は、切断部近傍に設けられた供給ノズル4より走行しているワイヤー3に向かって切削液を供給しながら、ブロック1を下降させてワイヤー3に近づけ、ワイヤー3にブロック1の平面1sを相対的に押圧することによりなされる。ブロック1は、例えば厚さ200μm以下の複数枚の基板1aに分割される。このとき、ワイヤー3の張力、ワイヤー3が走行する速度(走行速度)、ブロックを下降させる速度(フィード速度)は適宜制御されている。
The steps (a) to (c) will be described.
For cutting the
本実施形態においては遊離砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いてワイヤー3を一方向に走行させることにより、ワイヤー3に供給する切削液が一方向でブロックに供給されることから、切削液が基板内に安定して入り込み、スライス後の基板1aの厚みバラツキを低減させ、ワイヤー3の断線が低減されたスライスが可能となる。
In this embodiment, since the cutting fluid supplied to the
そして、ブロック1をスライスすると同時に、スライスベース2も2〜5mm程度切断され、基板1aはスライスベース2に接着された状態で次工程の洗浄工程に投入される。
At the same time as slicing the
洗浄工程では、まず灯油などからなる洗油で、スライス加工時に付着したスラッジなどを落とす。その後アルカリ系の洗剤で油をおとし、その後洗剤を水で洗い流す。そして熱風やエアーなどにより、基板1a表面を完全に乾燥させて、スライスベース2から剥離することで基板1aが完成する。
In the washing process, sludge and the like adhering at the time of slicing are first removed by washing with kerosene. After that, wipe the oil with an alkaline detergent, and then wash away the detergent with water. Then, the surface of the substrate 1a is completely dried by hot air or air and peeled off from the
本実施形態における基板1aの製造方法においては、ワイヤー3の走行速度は、ブロック1の中心部分の切断時(第二の速度)よりも初期の切断時(第一の速度)の方が遅い。ここで、第二の速度は、中心部分の切断時の定常状態のワイヤー3の速度をいう。このようなスライス条件にすることによって、図2に示されるように切り初めの部分において、厚みが厚い基板と厚みの薄い基板が交互に形成されにくく、切り始めの端部の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに管理することができる。
In the method for manufacturing the substrate 1a in the present embodiment, the traveling speed of the
基板1aの厚みは、接触型または非接触型の厚み測定装置を用いて測定することができる。特に基板1aの端部から10mmまでの範囲の厚みを測定する場合には非接触型の厚み測定装置を用いることが好ましい。なお、基板1aの全体の平均厚みは図3に示される中央A点と隣接する端部から各々15mm離れた4つのB点からなる計5点の厚みを測定し、その平均値とした。切り初め端部の厚みは、基板端部から2〜5mm離れたC点の厚みを測定した。
The thickness of the substrate 1a can be measured using a contact-type or non-contact-type thickness measuring device. In particular, when measuring the thickness in the range from the end of the substrate 1a to 10 mm, it is preferable to use a non-contact type thickness measuring apparatus. The total average thickness of the substrate 1a was determined by measuring the thickness of a total of five points consisting of four B points each 15 mm away from the center A point shown in FIG. For the thickness of the first cut end, the thickness at
また、ワイヤー3の走行速度を変化させるとともに、切削液の供給流量も中心部分の切断時よりも初期の切断時(切断開始時)の方を小さくすることによって、切り初め端部(切断開始部分)の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに、さらに精度よく管理できるとともに、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。
Further, by changing the traveling speed of the
さらに、ワイヤー3の走行速度を変化させるとともに、ブロック1をワイヤー3に向けて移動させるフィード速度も、中心部分の切断時よりも初期の切断時の方を遅くすることによって、ワイヤー3の断線等の問題を低減し、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。
Furthermore, while changing the traveling speed of the
なお、初期の切断時における走行速度、供給流量、フィード速度とは、ワイヤー3に対向したブロック1の端面1sから1mmの深さまでを切断する際の最低速度、最低流量を意味することとし、ブロック1の中心部分を切断する走行速度、供給流量、フィード速度とは、定常状態で切断している際の速度、流量であり、ブロック1の切り初め端面1sを0とし、切り終わり端面を1としたとき、1/3〜2/3を切断するときにおける平均速度、平均流量を意味することとする。
The running speed, supply flow rate, and feed speed at the time of initial cutting mean the minimum speed and the minimum flow rate when cutting from the end surface 1s of the
また、図4(a)、(b)に示されるようにワイヤーの走行速度を初期の切断時から段階的または連続的に速くしていくことにより、ワイヤー3にかかる負担を軽減することができ、ワイヤー3が断線するといった問題を抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the load on the
さらに、ワイヤー3の走行速度の変化に合わせて、切削液の供給流量または/およびブロック1のフィード速度を初期の切断時から段階的または連続的に大きくしていくことによって、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。ここで段階的とは、速度または流量をある値で一定時間維持した後、変化させる場合のことをいい、連続的とは速度または流量をある値で一定時間維持することなく時間と共に変化させる場合のことをいう。
Furthermore, the thickness variation of the entire substrate is increased by increasing the cutting fluid supply flow rate and / or the feed speed of the
また、ワイヤー3の走行速度は、ブロックの切り初め端面1sから2mm以上50mm以下、より好ましくは5〜20mmの深さ範囲で中心部分の切断時における走行速度にすることによって、切り始めの端部の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに管理することができる。
Further, the running speed of the
さらに、ワイヤーの走行速度の変化に合わせて、切削液の供給流量または/およびブロックのフィード速度も、ブロックの切り初め端面1sから2mm以上50mm以下、より好ましくは5〜20mmの深さ範囲で中心部分の切断時における供給流量、フィード速度にすることで、切り始めの端部の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに管理しつつ、切削性を高めてスライスにかかる時間を抑えることができる。 Further, the flow rate of the cutting fluid and / or the feed speed of the block is also centered in the depth range of 2 mm to 50 mm, more preferably 5 to 20 mm from the block cutting start end face 1 s in accordance with the change in the wire traveling speed. By making the supply flow rate and feed speed at the time of cutting a part, the thickness of the edge at the beginning of cutting can be managed to be almost the same as the average thickness of the whole substrate, and the cutting time can be improved and the time taken for slicing can be suppressed. it can.
ワイヤー3の第一の速度は、例えば、200m/min以上500m/min以下であり、第二の速度は、600m/min以上1000m/min以下である。
The first speed of the
また、切削液の供給流量において、初期の切断時の供給流量は中心部分の切断時の供給流量の60%以上80%以下である。なお、ブロックの大きさや本数によって切削液の供給流量は異なるが、例えば、長さ300mmのブロック1を2本スライスする場合には、ブロック1の中心部分の切断時において80L/min以上150L/min以下で用いられる。
Moreover, in the supply flow rate of the cutting fluid, the supply flow rate at the initial cutting is 60% or more and 80% or less of the supply flow rate at the cutting of the central portion. The supply flow rate of the cutting fluid varies depending on the size and number of blocks. For example, when slicing two
また、ブロック1のフィード速度において、初期の切断時のフィード速度は中心部分の切断時のフィード速度の30%以上60%以下である。なお、ブロックの大きさや本数によってブロックのフィード速度は異なるが、例えば、長さ300mmのブロックを2本スライスする場合には、中心部分の切断時において220μm/min以上500μm/min以下で用いられる。
Further, in the feed speed of the
また、図5(a)に示されるようにワイヤー3の走行速度と、切削液の供給流量とは、切断工程において定常状態となる。図5(a)において、ワイヤー3の走行速度が定常状態となるタイミングは、切削液の供給流量が定常状態となるタイミングより遅いまたは同じである。ワイヤー3の第一の速度が、第二の速度になるまでにブロック1が切断された深さ(切断位置)Xは、切削液の供給流量が切断開始時から定常状態になるまでにブロック1が切断された深さ(切断位置)Yよりも深いか、または同じにする。つまり、ワイヤー3の走行速度よりも切削液の供給流量の方が早いまたは同じタイミングで中心部分の値まで大きくなることを意味している。スライス条件を上記範囲に制御することにより、切削性を落とさずに、またワイヤー3に負担をかけることなくブロック1をスライスすることができる。
Further, as shown in FIG. 5A, the traveling speed of the
さらに、図5(b)に示すようにワイヤー3の走行速度と、ブロック1のフィード速度とは、切断工程において定常状態となる。図5(a)において、ワイヤーの3の走行速度が定常状態となるタイミングは、シリコンブロック1のフィード速度が定常状態となるタイミングより早いまたは同じである。ここで、定常状態(中心部分の切断時)のワイヤー3の速度を第二の速度という。ワイヤー3の第一の速度が、第二の速度になるまでにブロック1が切断された深さ(切断位置)Xは、ブロック1のフィード速度が切断開始時から定常状態になるまでにブロック1が切断された深さ(切断位置)Zよりも浅くするか、または同じにする。つまり、ブロック1のフィード速度よりもワイヤー3の走行速度の方が早いまたは同じタイミングで中心部分の値まで大きくなることを意味している。スライス条件を上記範囲に制御することにより、切削性を落とさずに、またワイヤー3に負担をかけることなくブロック1をスライスすることができる。なお、図5(b)の縦軸において走行速度の値とフィード速度の値との整合性はなく、実際はフィード速度に比べて走行速度の方がはるかに大きい。
Furthermore, as shown in FIG. 5B, the traveling speed of the
(第二の実施形態)
次に、第二の実施形態について、第一の本実施形態と異なる点を説明する。第二の実施形態においては初めから砥粒をワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーで切断する固着砥粒タイプのワイヤーソー装置が用いられる。
(Second embodiment)
Next, a difference between the second embodiment and the first embodiment will be described. In the second embodiment, a fixed abrasive type wire saw device is used that cuts with an abrasive fixed wire in which abrasive particles are fixed to the wire from the beginning.
本実施形態におけるワイヤー3は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は80μm〜180μm、より好ましくは120μm以下である。ワイヤー3は、周囲にダイヤモンドもしくは炭化珪素からなる砥粒がニッケルや銅・クロムによるメッキにて固着されている。砥粒の平均粒径は、5μm以上30μm以下とした方がよい。
The
そして、切削液の変わりにクーラント液が用いられ、クーラント液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤からなり、複数の開口部を有する供給ノズル4の開口部より、複数本のワイヤー3に対して供給される。
And coolant liquid is used instead of cutting fluid, and coolant liquid consists of water-soluble solvents, such as glycol, for example, and is supplied to a plurality of
以下に、本実施形態のワイヤーソー装置を用いたスライス方法について説明する。
(ア)まず、複数列に設けられたワイヤー3と、ブロック1とを準備する。
(イ)次に、ブロック1の平面1sに向かって第一の速度で走行するワイヤー3を進め、ブロック1の切断を開始する。
(ウ)その後、第一の速度より速い第二の速度で走行するワイヤー3により、第一の速度で切断されたブロック1の中心部分を切断する。
Below, the slicing method using the wire saw apparatus of this embodiment is demonstrated.
(A) First, the
(B) Next, the
(C) Thereafter, the central portion of the
上記工程(ア)について説明する。
第二の実施形態においてはワイヤー3を往復走行させることによって、ワイヤー3に固着した砥粒を有効に利用し、生産性を向上させることができる。
The step (a) will be described.
In the second embodiment, by causing the
上記工程(イ)〜(ウ)について説明する。
ブロック1の切断は、切断部近傍に設けられた供給ノズル4より走行しているワイヤー3に向かってクーラント液を供給しながら、ブロック1を下降させてワイヤー3に近づけ、ワイヤー3にブロック1の平面1sを相対的に押圧することによりなされる。ブロック1は、例えば厚さ200μm以下の複数枚の基板1aに分割される。
The steps (a) to (c) will be described.
The
本実施形態における基板1aの製造方法においても、ワイヤー3の走行速度は、ブロック1の中心部分の切断時(第二の速度)よりも初期の切断時(第一の速度)の方が遅い。このようなスライス条件にすることによって、図2に示されるように切り初めの部分において、厚みが厚い基板と厚みの薄い基板が交互に形成されにくく、切り始めの端部の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに管理することができる。なお、本実施形態のワイヤー3は一方向に定常速度で走行した後、減速して一旦停止し、逆方向に加速走行して定常速度となり、その後減速走行して停止し、再度逆方向に走行する(往復走行)。そのため、ここでいう走行速度とは定常速度のことを意味する。
Also in the manufacturing method of the board | substrate 1a in this embodiment, the traveling speed of the
さらに、ワイヤー3の走行速度を変化させるとともに、ブロック1のフィード速度も、中心部分の切断時よりも初期の切断時の方を遅くすることによって、ワイヤー3の断線等の問題を低減し、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。また、フィード速度においても上記で述べた往復運動するワイヤー3の走行速度に合わせて速度調節、つまりワイヤー3の走行速度が遅くなるときにフィード速度を遅くし、走行速度が速くなるときにフィード速度が速くなるように行われてもよい。そのため、速度調節が行われる場合におけるフィード速度とは定常速度のことを意味する。
Furthermore, while changing the traveling speed of the
また、ワイヤーの走行速度やワイヤー3の走行速度の変化に合わせて、フィード速度を初期の切断時から段階的または連続的に速くしていくことにより、ワイヤー3にかかる負担を軽減することができ、ワイヤー3が断線するといった問題を低減できる。
In addition, the burden on the
また、フィード速度は、ワイヤー3の走行速度やワイヤー3の走行速度の変化に合わせて、ブロックの切り初め端面1sから2mm以上50mm以下、より好ましくは5〜20mmの深さ範囲で中心部分の切断時における走行速度またフィード速度にすることによって、切り始めの端部の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに管理することができる。
Further, the feed speed is cut at the central portion within a depth range of 2 mm to 50 mm, more preferably 5 to 20 mm from the cutting end face 1 s of the block in accordance with changes in the traveling speed of the
ワイヤー3の第一の速度は、例えば、350m/min以上500m/min以下であり、第二の速度は、600m/min以上1000m/min以下である。
The first speed of the
また、ブロック1のフィード速度において、初期の切断時のフィード速度は中心部分の切断時のフィード速度の40%以上80%以下である。なお、ブロックの大きさや本数によってブロックのフィード速度は異なるが、例えば、長さ300mmのブロックを2本スライスする場合には、中心部分の切断時において350μm/min以上1100μm/min以下で用いられる。
Further, in the feed speed of the
このように上記製造方法で形成された基板1aは基板端部の厚みの管理ができていることから、太陽電池素子の素子工程において、割れやクラック等の発生を防ぎ、高い歩留まりで太陽電池素子を作製することができる。 Thus, since the substrate 1a formed by the above-described manufacturing method can manage the thickness of the substrate end portion, in the element process of the solar cell element, the generation of cracks and cracks is prevented, and the solar cell element with high yield Can be produced.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention.
例えば、インゴット1を切断することなく、そのままスライス工程を行っても構わない。
For example, the slicing process may be performed as it is without cutting the
(実施例1)
以下、実施例について説明する。
Example 1
Examples will be described below.
まず、ガラス板からなるスライスベースにエポキシ系接着剤を塗布し、156mm×156mm×300mmの直方体の多結晶シリコンブロックをスライスベースに設置し接着剤を硬化させた。図1に示されるように、2本のスライスベースに接着したシリコンブロックをワイヤーソー装置に設置し、炭化珪素の砥粒(#1200)、鉱物油、界面活性剤及び分散剤からなる切削液を一方向に走行しているワイヤー(線径120μm)に供給しながら、スライスベースに接着したブロックをスライスして、平均厚み200μmのシリコン基板を作製した。スライス条件は、初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を150m/min、180m/min、200m/min、300m/min、350m/min、400m/min、500m/min、600m/minの8条件、切削液の供給流量を120L/min、シリコンブロックのフィード速度を150μm/min、中心部分の切断時におけるワイヤーの走行速度を700m/min、切削液の供給流量を120L/min、シリコンブロックのフィード速度を270μm/minとした。なお、切り始め端部から10mm切断した際に中心部分の切断時の条件となるように、各値を連続的に大きくした。 First, an epoxy adhesive was applied to a slice base made of a glass plate, and a rectangular parallelepiped polycrystalline silicon block of 156 mm × 156 mm × 300 mm was placed on the slice base to cure the adhesive. As shown in FIG. 1, a silicon block bonded to two slice bases is installed in a wire saw device, and a cutting fluid comprising silicon carbide abrasive grains (# 1200), mineral oil, a surfactant, and a dispersant is added. While supplying the wire (wire diameter of 120 μm) running in one direction, the block adhered to the slice base was sliced to produce a silicon substrate having an average thickness of 200 μm. The slicing conditions are as follows: the wire traveling speed at the time of initial cutting is 8 conditions of 150 m / min, 180 m / min, 200 m / min, 300 m / min, 350 m / min, 400 m / min, 500 m / min, 600 m / min, cutting The liquid supply flow rate is 120 L / min, the feed speed of the silicon block is 150 μm / min, the wire travel speed when cutting the central part is 700 m / min, the cutting fluid supply flow rate is 120 L / min, and the silicon block feed speed is It was set to 270 μm / min. In addition, each value was continuously enlarged so that it may become the conditions at the time of cutting | disconnection of a center part, when it cuts 10 mm from the cutting start edge part.
また、比較例のスライス条件はワイヤーの走行速度を700m/min、切削液の供給流量を120L/min、シリコンブロックのフィード速度を270μm/minとした。 Moreover, the slice conditions of the comparative example were a wire traveling speed of 700 m / min, a cutting fluid supply flow rate of 120 L / min, and a silicon block feed speed of 270 μm / min.
各条件において得られたシリコン基板の平均厚みと切り初め端部の厚みを測定し、その差を絶対値で評価した。なお、厚みの差は500枚測定した際の平均値である。また、各条件におけるワイヤーの断線率についても確認を行った。断線率は50回スライスを行った際の断線の回数を百分率で評価した。
その結果を表1に表す。
The average thickness of the silicon substrate obtained in each condition and the thickness of the first cut edge were measured, and the difference was evaluated as an absolute value. The difference in thickness is an average value when 500 sheets are measured. Moreover, the wire breakage rate under each condition was also confirmed. The disconnection rate was evaluated as a percentage of the number of disconnections when slicing was performed 50 times.
The results are shown in Table 1.
表1に示されるように、初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を中心部分の切断時の条件よりも遅くすることにより、基板の平均厚みと切り初め端部の厚みの差が小さくなることが確認された。なお、比較例においては、目視確認により切り初め端部が厚い基板と薄い基板が交互に形成されていたが、実施例のNo.1〜8では初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を遅くすることにより上記問題を抑制していることが確認できた。特に、500mm/min以下とすることによって、より効果的に厚みの差を抑えることができ、また、200mm/min以上とすることによって、ワイヤーが断線することなくスライスすることができた。 As shown in Table 1, the difference between the average thickness of the substrate and the thickness at the beginning of cutting can be reduced by making the wire traveling speed at the time of initial cutting slower than the condition at the time of cutting the central portion. confirmed. In the comparative example, a substrate with a thick end and a thin substrate were alternately formed by visual confirmation. In 1-8, it has confirmed that the said problem was suppressed by making the traveling speed of the wire at the time of initial cutting slow. In particular, when the thickness is 500 mm / min or less, the difference in thickness can be more effectively suppressed, and when the thickness is 200 mm / min or more, the wire can be sliced without disconnection.
(実施例2)
次に、実施例1のスライス条件の一部を下記記載の条件として、シリコンブロックのスライスを実施した。スライス条件については、初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を350m/min、切削液の供給流量を60L/min、72L/min、80L/min、90L/min、96L/min、110L/minの6条件とした。
(Example 2)
Next, the slicing of the silicon block was performed under the conditions described below as part of the slicing conditions of Example 1. Regarding the slicing conditions, the wire traveling speed at the time of initial cutting was 350 m / min, the cutting fluid supply flow rate was 60 L / min, 72 L / min, 80 L / min, 90 L / min, 96 L / min, and 110 L / min. Condition.
各条件において得られたシリコン基板の平均厚みと切り初め端部の厚みを測定し、その差を絶対値で評価した。また、各条件におけるワイヤーの断線率についても確認を行った。
その結果を表2に表す。
The average thickness of the silicon substrate obtained in each condition and the thickness of the first cut edge were measured, and the difference was evaluated as an absolute value. Moreover, the wire breakage rate under each condition was also confirmed.
The results are shown in Table 2.
No.5と結果とNo.9〜14の結果から、切削液の供給流量を中心部分の切断時の条件よりも小さくすることにより、基板の平均厚みと切り初め端部の厚みの差が小さくなることが確認された。特に、初期の切断時における切削液の供給流量を96L/min以下、つまり初期の切断時の供給流量を中心部分の切断時の供給流量の80%以下とすることによって、より効果的に厚みの差を抑えることができ、また、72L/min以上、つまり初期の切断時の供給流量を中心部分の切断時の供給流量の60%以上とすることによって、ワイヤーが断線することなくスライスすることができた。 No. No. 5, results and No. From the results of 9 to 14, it was confirmed that the difference between the average thickness of the substrate and the thickness at the beginning of the cutting is reduced by making the supply flow rate of the cutting fluid smaller than the condition at the time of cutting the central portion. In particular, when the cutting fluid supply flow rate at the initial cutting is 96 L / min or less, that is, the supply flow rate at the initial cutting is 80% or less of the supply flow rate at the cutting of the central portion, the thickness can be more effectively increased. The difference can be suppressed, and more than 72 L / min, that is, the supply flow rate at the time of initial cutting is set to 60% or more of the supply flow rate at the time of cutting the central portion, so that the wire can be sliced without disconnection. did it.
(実施例3)
まず、カーボンからなるスライスベースにエポキシ系接着剤を塗布し、156mm×156mm×300mmの直方体の多結晶シリコンブロックをスライスベースに設置し接着剤を硬化させた。図1に示されるように、2本のスライスベースに接着したシリコンブロックをワイヤーソー装置に設置し、グリコールからなるクーラント液を双方向に走行しているダイヤモンドの砥粒(平均粒径10μm)が固着したワイヤー(線径120μm)に供給しながら、スライスベースに接着したブロックをスライスして、平均厚み200μmのシリコン基板を作製した。スライス条件は、初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を300m/min、350m/min、400m/min、450m/min、500m/min、550m/min、600m/min、700m/minの8条件、シリコンブロックのフィード速度を300μm/min、中心部分の切断時におけるワイヤーの走行速度を800m/min、シリコンブロックのフィード速度を500μm/minとした。なお、切り始め端部から10mm切断した際に中心部分の切断時の条件となるように、各値を連続的に大きくした。
(Example 3)
First, an epoxy adhesive was applied to a slice base made of carbon, and a 156 mm × 156 mm × 300 mm rectangular polycrystalline silicon block was placed on the slice base to cure the adhesive. As shown in FIG. 1, a silicon block bonded to two slice bases is installed in a wire saw apparatus, and diamond abrasive grains (average particle diameter 10 μm) traveling in both directions with a coolant liquid made of glycol are provided. While supplying to the fixed wire (wire diameter 120 μm), the block bonded to the slice base was sliced to produce a silicon substrate having an average thickness of 200 μm. The slicing conditions are as follows: the wire traveling speed at the time of initial cutting is 300 m / min, 350 m / min, 400 m / min, 450 m / min, 500 m / min, 550 m / min, 600 m / min, 700 m / min, silicon The feed speed of the block was set to 300 μm / min, the running speed of the wire when cutting the central portion was set to 800 m / min, and the feed speed of the silicon block was set to 500 μm / min. In addition, each value was continuously enlarged so that it may become the conditions at the time of cutting | disconnection of a center part, when it cuts 10 mm from the cutting start edge part.
また、比較例のスライス条件はワイヤーの走行速度を800m/min、切削液の供給流量を120L/min、シリコンブロックのフィード速度を500μm/minとした。 In addition, the slicing conditions of the comparative example were a wire traveling speed of 800 m / min, a cutting fluid supply flow rate of 120 L / min, and a silicon block feed speed of 500 μm / min.
各条件において得られたシリコン基板の平均厚みと切り初め端部の厚みを測定し、その差を絶対値で評価した。なお、厚みの差は500枚測定した際の平均値である。また、各条件における基板にワイヤーの跡が残るソーマークの不良率についても確認を行った。
その結果を表3に表す。
The average thickness of the silicon substrate obtained in each condition and the thickness of the first cut edge were measured, and the difference was evaluated as an absolute value. The difference in thickness is an average value when 500 sheets are measured. Moreover, it confirmed also about the defect rate of the saw mark with which the trace of a wire remains on the board | substrate in each conditions.
The results are shown in Table 3.
表1に示されるように、初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を中心部分の切断時の条件よりも遅くすることにより、基板の平均厚みと切り初め端部の厚みの差が小さくなることが確認された。なお、比較例においては、目視確認により切り初め端部が厚い基板と薄い基板が交互に形成されていたが、実施例のNo.15〜22では初期の切断時におけるワイヤーの走行速度を遅くすることにより上記問題を抑制していることが確認できた。特に、350mm/min以上500mm/min以下とすることによって、より効果的に厚みの差を抑えることができ、また、ソーマークの不良を抑えてスライスすることができた。 As shown in Table 1, the difference between the average thickness of the substrate and the thickness at the beginning of cutting can be reduced by making the wire traveling speed at the time of initial cutting slower than the condition at the time of cutting the central portion. confirmed. In the comparative example, a substrate with a thick end and a thin substrate were alternately formed by visual confirmation. In 15-22, it has confirmed that the said problem was suppressed by slowing down the traveling speed of the wire at the time of initial cutting | disconnection. In particular, by setting the thickness to 350 mm / min or more and 500 mm / min or less, it was possible to more effectively suppress the difference in thickness, and it was possible to slice while suppressing the defect of the saw mark.
1 :ブロック
1a :基板
1s:ブロックの平面
3 :ワイヤー
1: Block 1a: Substrate 1s: Plane plane 3: Wire
Claims (13)
前記ブロックの前記平面に向かって第一の速度で走行するワイヤーを進め、前記ブロックの切断を開始する工程と、
前記第一の速度より速い第二の速度で走行するワイヤーにより、前記第一の速度で切断された前記ブロックの中心部分を切断する工程と、
を有する基板の製造方法。 A step to have a flat sectional shape is prepared substantially rectangular prismatic block,
Advancing a wire traveling at a first speed toward the plane of the block and starting cutting the block;
Cutting a central portion of the block cut at the first speed with a wire traveling at a second speed higher than the first speed;
The manufacturing method of the board | substrate which has this.
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